[发明专利]基于同步控制的超高速成像方法

说明书

本发明涉及基于同步控制的超高速成像方法，它包括：使成像单元中的工业相机对测量区域序列成像，并且使每台工业相机曝光时间内对应一台脉冲激光器对测量区域闪光；所述脉冲激光器通过外触发点灯信号和调Q信号进行闪光控制；所述成像单元包括多台带有成像镜头、分辨率至少为1000万像素的工业相机；脉冲激光器的数量与工业相机的数量相同；脉冲激光器的脉冲宽度最多为10ns。本发明能实现对目标的高分辨率超高速序列成像，可应用于序列阴影成像及序列前光成像。

技术领域

本发明涉及超高速成像技术领域，尤其涉及一种基于同步控制的超高速成像方法。

背景技术

随着航天技术、武器装备和基础学科的发展，对超高速空气动力学、超高速碰撞、爆炸与冲击、燃烧与化学反应等领域的研究不断深入。这些研究工作中，许多现象是持续时间仅为微秒甚至纳秒级的超高速瞬态变化过程，对这些变化过程进行清晰、连续地成像记录，有利于掌握其物理现象的本质。对物质现象超高速序列成像除了对摄影仪器的幅频要求很高以外，还须确保获得的图像分辨率足够高，有效曝光时间足够短，从而提高成像清晰度，减小由于超高速运动引起的图像模糊失真。现有转镜式分幅胶片高速摄影机，在使用前后需要准备胶片并进行冲洗，使用不方便；而已有的多光源空间分离的序列成像技术是将不同激光束按照一定的空间角度布置，所有激光束扩束以后以近似同一光路形式照射到待测试区域，经过汇聚以后的激光束在成像系统中再通过反射镜和分束镜把不同的光束相互分开，并且放大角度，成像过程中不同激光束的出光时刻流场阴影信息相应地记录在相机内，相机采用长时间曝光的方式来成像，因此只适用于对目标阴影成像，而不适用于目标的前光成像。

因此，针对以上不足，需要提供一种新的超高速成像技术，能够对目标高分辨率成像，并通用于前光成像和阴影成像。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有多光源空间分离的序列成像技术需要长时间曝光，不适用于前光成像的缺陷，提供一种基于同步控制的超高速成像方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于同步控制的超高速成像方法，它包括：

使成像单元中的工业相机对测量区域序列成像，并且使每台工业相机曝光时间内对应一台脉冲激光器对测量区域闪光；所述脉冲激光器通过外触发点灯信号和调Q信号进行闪光控制；

所述成像单元包括多台带有成像镜头、分辨率至少为1000万像素的工业相机；脉冲激光器的数量与工业相机的数量相同；脉冲激光器的脉冲宽度最多为10ns。

在根据本发明所述的基于同步控制的超高速成像方法中，所述工业相机和脉冲激光器通过时序控制单元进行控制，时序控制单元输出相机触发信号控制工业相机快门的开启；时序控制单元还输出光源触发信号控制脉冲激光器的闪光，所述光源触发信号包括外触发点灯信号和调Q信号。

在根据本发明所述的基于同步控制的超高速成像方法中，所述相机触发信号的触发时刻至少基于相机外触发延时时间确定。

在根据本发明所述的基于同步控制的超高速成像方法中，所述光源触发信号的触发时刻至少基于光源外触发延时时间确定。

在根据本发明所述的基于同步控制的超高速成像方法中，所述光源触发信号的触发间隔至少基于工业相机的曝光时间确定。

在根据本发明所述的基于同步控制的超高速成像方法中，所述光源出光时间间隔至少大于工业相机曝光时间的一半。

在根据本发明所述的基于同步控制的超高速成像方法中，成像单元中相邻工业相机快门的开启时间间隔t_I至少为：

t_I＝0.5×t_CE+1μs；

其中t_CE表示工业相机的最短曝光时间。